시험&논문용 <우주 작물 개발> 고추 수확 성공, Veggie와 APH, ISS에서 재배된 작물

우주 작물 개발에서는 먼저 우주에서의 고추 수확 성공에 대해 살펴봅니다. 이어서 기존 재배 장비보다 개선된 Veggie와 APH의 성과와 ISS(국제우주정거장)에서 재배된 작물들에 대해 알아봅니다.

 

우주 작물 개발 중 고추 수확 성공

무사히 귀환했던 스페이스X 승무원 2호에 탑승한 우주인 4명은 국제 정거장에서 다양한 과학 실험을 했습니다. 특히 이번 우주인들은 국제우주정거장(ISS)이 진행하는 우주식품 작물 프로젝트인 '식물 서식지(PH)-04'에서 처음으로 고추 재배에 성공했습니다. 성공적인 고추 재배는 뉴멕시코 주립대학에서 사육된 누멕스 '에스파뇰라 개량종'이라는 하이브리드 품종입니다. NASA 연구원들은 2년 동안 전세계 24개의 품종 중에서 그것을 선택했습니다. 그 품종은 지상에 설치하여 실험한 장비와 동일하게  우주 정거장의 실험 장비도 동일한 시설에서 배양함으로써 가장 잘 적응했습니다. 연구원들은 우주에서 4개월간의 재배 기간을 계획했습니다. 고추가 싹을 틔우는 데는 약 15일이 걸리고 꽃이 만들어지는 데는 90일에서 120일이 걸립니다. 재배기간이 길어 미세중력 환경에서 재배하기에 불리한 작물입니다. 하지만 장점은 자가수분이 가능하다는 것입니다. 재배 실험 당시 식물 재배 장치의 선풍기 바람을 이용하거나 꽃을 흔들어 수분 함량을 높였습니다. 우주비행사는 지구에서 식물을 기르는 일보다 훨씬 더 집중했다고 합니다. 우주비행사들은 48개의 씨앗을 심었고 10월 말과 11월 초에 두 번 수확했습니다. 분석을 위해 20개의 고추를 알루미늄 호일에 싸서 영하 80도의 냉동고에 보관하고 반환 시 지구로 가지고 왔습니다. 미생물 오염이 적고 비타민 C가 풍부합니다. 그러면  왜  이 우주 실험에서 고추 씨앗을 선택했을까요. 포장된 음식은 오래 저장될수록 비타민 C와 K와 같은 영양소가 더 많이 손실됩니다. 영양 섭취는 우주비행사들에게 중요한데, 영양소의 부족은 미세중력과 우주방사선과 같은 척박한 환경에서 뼈와 근육의 손실을 일으킬 수 있기 때문입니다. 고추는 비타민 C가 풍부하고 감귤류의 비타민 C 함량도 훨씬 초과하는 것으로 알려져 있습니다. 연구원은 우주인들은 미세중력 환경에서 잠시 동안 맛과 냄새를 잃을 수 있기때문에 고추와 같은 냄새나는 채소를 먹는 것은 우주인들의 건강을 향상시키는데 도움이 된다고 말했습니다. 어떤 것들은 낮은 수준의 미생물을 가지고 있습니다. 농작물이 자라기 위해서는 토양 미생물의 작용이 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분은 섭취했을 때 인체에 큰 영향을 미치지 않는 미생물입니다. 물론 우주에서 재배할 때는 소독 과정을 거치지만 일단 오염이 발생하면 우주에서는 면역력을 조절하지 않는 몸에는 악영향을 미칠 수 있습니다. 그런데 고추에는 매운맛을 나타내는 캡사이신이 들어 있고 곰팡이 등 곰팡이균의 접근을 막는 항균효과가 있는 것으로 알려졌습니다. 지난해 유럽에서 발표된 논문은 고추에 들어있는 향신료가 인체에 질병을 일으키는 장내 병원체를 제거하는 효과가 있다는 것을 보여주었습니다. 연구원은 고추가 미세중력 상태에서 다루기 쉽고 수확 후 복잡한 처리가 필요하지 않다면서 인류가 화성을 정복하기 위해서는 영양가 높은 음식도 중요하지만 맛도 좋아야 한다고 말하면서 고추가 우주식량이 될 가능성을 기대했습니다. 미래의 우주 식량 작물에 고추가 추가될 수 있다는 것입니다.

 

Veggie와 APH

고추가 우주식품으로 가능성도 재배시설 발전에 기여했습니다. 우주에서 식물 재배를 위해 최초로 개발된 장치는 '어드밴스트 아스트로컬처(ADVASC)'와 '바이오매스 생산 시스템(BPS)'입니다. 미세중력 상태에서도 재배가 가능한 시설이지만 식물이 자랄 수 있는 공간이 협소하다는 단점이 있습니다. 채소 재배 장비(Veggie)와 식물 재배 장비(APH)는 기존 장비보다 개선되었습니다. 그것은 우주 환경의 불리한 조건들을 완화하기 위해 고안되었습니다. 채소 재배 장치는 주로 상추와 같은 잎이 많은 채소를 재배하는 데 사용되었습니다. 2014년 4월, 국제우주정거장은 첫 채소 작물로 붉은 로메인 상추를 재배하기 시작했고, 붉은 케일과 상추뿐만 아니라 연한 물 채소와 흰 진홍색과 같은 새싹 채소도 성공적으로 재배되었습니다. 우주비행사가  발렌타인데이에 맞춰 지구를 배경으로 우주정거장 안에서 진홍색 꽃 꽃다발을 찍은 사진이 화제가 됐습니다.

ISS에서 재배된 작물

국제우주정거장(ISS)에서는 붉은 상추, 밀 , 양배추, 고추, 겨자, 케일, 아기 줄기, 새싹 채소, 물채소가 재배되었습니다. 붉은 상추는 우주에서 재배된 최초의 작물입니다. ISS에 설치된 새로운 식물재배시스템(APH)에서 재배되었습니다. 미래 우주탐사의 확대에 대비하여 우주에 자급식 시스템을 갖추는 것은 매우 중요합니다. 우주에서 재배하고 수확할 수 있는 씨앗은 인류에게 우주를 개발하는 새로운 능력이 될 것입니다. NASA는 중력이 거의 없는 우주 환경에서도 작물이 제대로 잘 자라는지 실험을 진행하였습니다. 밀 재배 당시  ISS에 설치된 소형 냉장고 크기의 APH에서 밀이 자라는데, 흰색, 빨간색, 파란색, 녹색 등 다양한 색상의 발광다이오드(LED) 조명을 장착하였습니다. 그것은 태양의 것을 대체하기 위한 것입니다. LED 조명의 세기를 조절할 수 있으며, 온도, 습도, 산소 및 이산화탄소 농도를 자동으로 조절할 수 있습니다. APH에서는 작은 식물을 기를 수 있을 뿐만 아니라 씨앗을 심어서 씨앗을 얻을 수도 있다고 합니다. 이것은  씨앗이 싹을 틔우고, 자라고, 열매를 맺는 식물이 자라는 지구에서의 모든 과정이 우주에서도 일어난다는 것을 의미합니다. APH는 기존에 설치된 Veggie보다 다양한 LED 색상을 갖추고 있으며 4배 더 강한 빛을 방출할 수 있습니다. 한 사람에게는 한입이지만, 인류에게는 거대한 잎사귀라고 의미를 부여했습니다. 우주 식물을 가꾸기 위해 노력하는 이유는 지속 가능한 식량 공급이 우주 개발에서 가장 중요하기 때문입니다.현재, NASA는 2030년까지 화성에 유인 우주선을 보낼 계획입니다. 지구에서 화성까지의 거리(5460만~4억km)가 상당하기 때문에 식량자급제를 하는 것이 좋습니다. 앞으로 우주탐사의 폭이 넓어진다면 그 필요성은 더욱 커질 수밖에 없습니다. 식물이 한정된 공간에서 오랫동안 살아야 하는 우주비행사들에게 정서적 안정감을 줄 수 있다는 기대감도 있습니다.